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如图,A为有光滑曲面的固定轨道,轨道底端的切线方向是水平的,质量M1=0.5kg,M2=0.4kg的小车B、C紧靠着静止于轨道右侧的光滑水平面上,其上表面与轨道底端在同一水平面上,一质量为m=0.1kg的物体,以6m/s的初速度从轨道顶端滑下,冲上小车B后,最终与C车相对静止以1.8m/s的速度前进,若轨道顶端与底端高度差h=3.2m,取g=10m/s2,物块与车板面间动摩擦因数μ=0.2.
求:①最后M1=的速度v1
②物体冲上小车后,到与C车相对静止经历的时间t;
③系统在整个过程中克服摩擦力所做的功.
人气:147 ℃ 时间:2020-05-19 16:27:55
解答
①物体m在光滑的轨道上下滑的过程,只有重力做功,机械能守恒,则得:
 
1
2
m
v20
+mgh=
1
2
mv2

代人数据解得:v=
v20
+2gh
=
62+2×10×3.2
m/s=10m/s
 m在B、C上滑行过程,对于物体m、B、C组成的系统所受的合外力为零,满足动量守恒,取向右为正方向,则有:
mv=M1v1+(m+M2)v2
解得:v1=
mv-(m+M2)v2
M1
=
0.1×10-(0.1+0.4)×1.8
0.5
m/s=0.2m/s
②对物体m,取向右为正方向,根据动量定理得:-μmgt=mv2-mv
解得:t=-
mv2-mv
μmg
=-
0.1×1.8-0.1×10
0.2×0.1×10
s=4.1s
③在整个过程中,对于三个物体组成的系统,由能量守恒定律得系统克服摩擦力所做的功为:
Wf=
1
2
mv2
-
1
2
M1v
 21
-
1
2
(m+M2)v
 22
=[
1
2
×0.1×102
-
1
2
×0.5×0.22
-
1
2
×(0.1+0.4)×1.82
]J=4.18J            
答:①最后M1=的速度v1为0.2m/s.
②物体冲上小车后,到与C车相对静止经历的时间t为4.1s;
③系统在整个过程中克服摩擦力所做的功为4.18J.
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